Micro-inversor amb panells solars per al sistema d'emmagatzematge d'energia domèstic

A més dels inversors centralitzats i de cadena, els nous sistemes d'energia també inclouen micro-inversors, que són fàcils d'instal·lar i de configuració flexible. Com el seu nom indica, els micro-inversors tenen un baix consum d'energia i, per tant, solen connectar-se només a un o uns quants panells solars. Com a inversor, un micro-inversor converteix la potència de CC de baixa-tensió dels panells fotovoltaics en energia de CA per a la xarxa elèctrica local. Tot i que la tensió d'un panell fotovoltaic sol ser d'uns 50 V, la tensió de la xarxa de CA pot arribar a centenars de volts. Aquesta relació d'alta tensió-a-actual exigeix ​​molt el guany del convertidor. L'ús d'un convertidor PWM convencional no-aïllat en aquesta situació donaria lloc a cicles de treball alts o baixos per als commutadors, la qual cosa comportaria una baixa eficiència del convertidor i una tensió significativa als dispositius d'alimentació. Naturalment, la incorporació d'un inductor o transformador acoblat al convertidor per aconseguir l'adaptació de la tensió a través de la relació de girs s'ha convertit en una solució preferida per als micro-inversors.

Funcionalment, un micro-inversor ha de proporcionar tres funcions: apagada ràpida (RSD), seguiment del punt de màxima potència (MPPT) i inversió. RSD es va proposar a la conferència del NEC l'any 2014. El seu propòsit és desconnectar ràpidament les plaques fotovoltaiques del bus de corrent continu en cas d'incendi o un altre desastre, garantint la seguretat dels bombers. MPPT és molt-conegut per a la indústria fotovoltaica i s'ha introduït en articles anteriors. No obstant això, a diferència dels circuits MPPT centralitzats o de cadena tradicionals, aquesta funció en microinversors no requereix necessàriament un circuit boost; També es poden utilitzar altres circuits, com ara buck, full-bridge i flyback. Això es deu principalment a la diversitat de circuits aigües avall.

Un micro-inversor és un petit dispositiu inversor instal·lat directament darrere d'un sol o un nombre reduït de panells fotovoltaics, que converteix la potència de CC del panell en potència de corrent alterna-connectada a la xarxa. El seu avantatge principal rau en la seva funció independent MPPT (Maximum Power Point Tracking) per a cada panell, maximitzant la generació d'energia quan hi ha desajustaments entre panells o ombrejat parcial. També limita la tensió de CC del sistema a un nivell baix de<60 V, reducing the risk of fire and electric shock.

Pel que fa a l'estructura de circuits, els micro-inversors han evolucionat de multi-etapa a dues-etapes i després a una-etapa [1]. Quan l'electricitat surt des de panells fotovoltaics i es connecta en paral·lel a la xarxa de CA, com menys etapes de conversió siguin, més gran serà l'eficiència. Un micro-inversor multi-o de dos-etapes. Consta d'una etapa de corrent continu/continu-frontal i d'una etapa de corrent continu/ca-posterior. El DC/DC de l'etapa-frontal té funcions MPPT i boost, que augmenten la tensió a la tensió del bus de CC necessària per a la inversió, i la DC/AC de l'etapa-darrera s'inverteix i es connecta a la xarxa.

Els microinversors de dos-etapes es subdivideixen en dos tipus: font de tensió i font de corrent. El tipus de font de tensió controla la tensió de sortida al costat de CA. La sortida de l'etapa CC/CC anterior és una tensió CC estable. Amb aquest tipus de microinversor, l'etapa DC/AC posterior funciona a alta freqüència. La variable de control principal d'un microinversor de tipus font de corrent és el corrent. La seva sortida lateral de CC ja no és una CC estable, sinó més aviat una "ona de panet al vapor" amb un component de CA, tal com es mostra a la figura 4. El circuit de conversió de polaritat de freqüència de potència posterior separa aquesta ona de pa al vapor en sortides positives i negatives, formant una ona-sinusoïdal connectada a la xarxa. En comparació amb els microinversors de tipus-de tensió, aquest tipus de microinversor de font actual ofereix una tensió de tensió del dispositiu més baixa i una estructura i un control més senzills, cosa que el fa molt utilitzat en els models de microinversors corrents actuals.

Tant els microinversors-font de tensió com font-de corrent tenen un circuit de CC/CA, però el tipus de font-de corrent requereix un circuit de potència-freqüència, mentre que el tipus de font-de tensió requereix commutació d'alta-freqüència. El circuit desplegable té una estructura senzilla, amb el MOSFET funcionant a la freqüència d'alimentació, i les pèrdues primàries són pèrdues de conducció. 600V{-950V CoolMOS™ P7 i fins i tot IGBT de 1200V són adequats per a aquesta aplicació. Un circuit-pont complet és un inversor de font-de tensió típic, amb una pota que funciona a la freqüència d'alimentació i l'altra commutant a alta freqüència per reduir els harmònics de voltatge de sortida. El disseny òptim implica, naturalment, seleccionar diferents MOSFET per a les dues potes en funció de les condicions de funcionament, però també hi ha disponible una gamma de 600V-950V CoolMOS™ P7. Com es pot veure a la topologia, el circuit de desplegament té capacitats limitades de compensació de potència reactiva a causa de les característiques del dispositiu. El circuit inversor de pont complet pot funcionar bidireccionalment, proporcionant àmplies capacitats de compensació de potència reactiva, però requereix un filtre LCL addicional.